Módem satelital
Un módem satélite o satmodem es un módem utilizado para establecer transferencias de datos utilizando un satélite de comunicaciones como repetidor. La función principal de un módem satelital es transformar un flujo de bits de entrada en una señal de radio y viceversa.
Hay algunos dispositivos que incluyen solo un demodulador (y ningún modulador, por lo que solo permiten que los datos se descarguen por satélite) que también se conocen como "módems satelitales". Estos dispositivos se utilizan en el acceso a Internet por satélite (en este caso, los datos cargados se transfieren a través de un módem PSTN convencional o un módem ADSL).
Enlace satelital
Un módem satelital no es el único dispositivo necesario para establecer un canal de comunicación. Otros equipos que son esenciales para crear un enlace satelital incluyen antenas satelitales y convertidores de frecuencia.
Los datos a transmitir se transfieren a un módem desde un equipo terminal de datos (por ejemplo, una computadora). El módem suele tener salida de frecuencia intermedia (IF) (es decir, 50-200 MHz), sin embargo, a veces la señal se modula directamente a la banda L. En la mayoría de los casos, la frecuencia debe convertirse mediante un convertidor ascendente antes de la amplificación y la transmisión.
Una señal modulada es una secuencia de símbolos, piezas de datos representadas por un estado de señal correspondiente, p. un bit o unos pocos bits, dependiendo del esquema de modulación que se utilice. Recuperar un reloj de símbolos (hacer que un generador de reloj de símbolos local esté sincronizado con el remoto) es una de las tareas más importantes de un demodulador.
Del mismo modo, una señal recibida de un satélite primero se reduce (esto lo hace un convertidor de bloque de bajo ruido - LNB), luego se demodula con un módem y finalmente se maneja con un equipo de terminal de datos. El LNB suele ser alimentado por el módem a través del cable de señal con 13 o 18 V CC.
Características
Las funciones principales de un módem satelital son la modulación y la demodulación. Los estándares de comunicación por satélite también definen códigos de corrección de errores y formatos de trama.
Tipos de modulación populares que se utilizan para las comunicaciones por satélite:
- BPSK;
- Keying (QPSK);
- Anclaje de la fase de desplazamiento (OQPSK);
- 8PSK;
- Modulación de amplitud de cuadratura (QAM), especialmente 16QAM.
Los códigos de corrección de errores de satélite populares incluyen:
- Códigos conversos:
- con la longitud de restricción inferior a 10, generalmente decodificado usando un algoritmo Viterbi (ver decodificador Viterbi);
- con la longitud de restricción más de 10, generalmente decodificado usando un algoritmo Fano (ver decodificador secuencial);
- Reed – Códigos Salomón generalmente concatenados con códigos conversos con un interleaving;
- Nuevos módems soportan códigos de corrección de errores superiores (códigos de tubo y códigos LDPC).
Los formatos de trama que son compatibles con varios módems satelitales incluyen:
- Equipo de negocios Intelsat (IBS)
- Definición de la tasa de datos intermedia (IDR)
- Marco de transporte MPEG-2 (utilizado en DVB)
- E1 y T1 framing
Los módems de gama alta también incorporan algunas características adicionales:
- Múltiples interfaces de datos (como RS-232, RS-422, V.35, G.703, LVDS, Ethernet);
- Monitor y control de extremo de incrustación (EDMAC), permitiendo controlar el módem de extremo distante;
- Control de potencia de enlace automático (AUPC), es decir, ajustar la potencia de salida para mantener una relación constante de señal a ruido en el extremo remoto;
- Función de goteo e inserción para un flujo multiplexado, permitiendo reemplazar algunos canales en él.
Estructura interna
Probablemente, la mejor manera de entender cómo funciona un módem es observar su estructura interna. En la imagen se muestra un diagrama de bloques de un módem satelital genérico.
Tracto analógico
Después de una conversión de digital a analógico en el transmisor, la señal pasa a través de un filtro de reconstrucción. Luego, si es necesario, se realiza la conversión de frecuencia.
El propósito del tracto analógico en el receptor es convertir la frecuencia de la señal, ajustar su potencia a través de un circuito de control automático de ganancia y obtener sus complejos componentes envolventes.
La señal de entrada para el tracto analógico está en la frecuencia intermedia, a veces, en la banda L, en cuyo caso debe convertirse a una FI. Luego, la señal es muestreada o procesada por el multiplicador de cuatro cuadrantes que produce los componentes de la envolvente compleja (I, Q) al multiplicarla por la frecuencia heterodina (ver receptor superheterodino).
Por último, la señal pasa a través de un filtro anti-aliasing y se muestrea o (digitaliza).
Modulador y demodulador
Un modulador digital transforma un flujo digital en una señal de radio en la frecuencia intermedia (IF). Un modulador es generalmente más simple que un demodulador porque no tiene que recuperar las frecuencias de símbolo y portadora.
Un demodulador es una de las partes más importantes del receptor. La estructura exacta del demodulador está definida por un tipo de modulación. Sin embargo, los conceptos fundamentales son similares. Además, es posible desarrollar un demodulador que pueda procesar señales con diferentes tipos de modulación.
La demodulación digital implica que un reloj de símbolos (y, en la mayoría de los casos, un generador de frecuencia intermedia) en el lado receptor tiene que estar sincronizado con los del lado transmisor. Esto se logra mediante los siguientes dos circuitos:
- circuito de recuperación de tiempo, determinando las fronteras de los símbolos;
- circuito de recuperación del portador, que determina el significado real de cada símbolo. Hay tipos de modulación (como teclas de cambio de frecuencia) que pueden ser desmodulados sin recuperación de portador, sin embargo, este método, conocido como demodulación no coherente, generalmente es peor.
También hay componentes adicionales en el demodulador, como el ecualizador de interferencia entre símbolos.
Si la señal analógica se digitalizó sin un multiplicador de cuatro cuadrantes, la envolvente compleja debe calcularse mediante un mezclador complejo digital.
A veces se implementa un circuito de control de ganancia automático digital en el demodulador.
Codificación FEC
Las técnicas de corrección de errores son esenciales para las comunicaciones por satélite porque, debido a la potencia limitada del satélite, la relación señal-ruido en el receptor suele ser bastante pobre. La corrección de errores funciona agregando una redundancia artificial a un flujo de datos en el lado de transmisión y usando esta redundancia para corregir errores causados por ruido e interferencia. Esto lo realiza un codificador FEC. El codificador aplica un código de corrección de errores al flujo digital, lo que agrega redundancia.
An FEC decodificador decodifica el código de corrección de errores Forward utilizado dentro de la señal. Por ejemplo, el estándar Digital Video Broadcasting define un código concatenado que consiste en un código interno converso (código estándar de NASA, puntuado, con tarifas 1/2{displaystyle 1/2}, 2/3{displaystyle 2/3}, 3/4{displaystyle 3/4}, 5/6{displaystyle 5/6}, 7/8{displaystyle 7/8}), entrelazado y externo Reed – Código Salomón (longitud del bloque: 204 bytes, bloque de información: 188 bytes, puede corregir hasta 8 bytes en el bloque).
Codificación diferencial
Hay varios tipos de modulación (como PSK y QAM) que tienen una ambigüedad de fase, es decir, una portadora se puede restaurar de diferentes maneras. La codificación diferencial se utiliza para resolver esta ambigüedad.
Cuando se utiliza la codificación diferencial, los datos se hacen depender deliberadamente no solo del símbolo actual, sino también del anterior.
Revoltoso
La codificación es una técnica utilizada para aleatorizar un flujo de datos a fin de eliminar secuencias largas de solo '0' y solo de '1' y asegurar la dispersión de energía. Las secuencias largas de solo '0' y '1' crean dificultades para el circuito de recuperación de tiempo. Los codificadores y decodificadores generalmente se basan en registros de desplazamiento de retroalimentación lineal.
Un codificador aleatoriza el flujo de datos transmitidos. Un descodificador restaura la transmisión original a partir de la codificada.
La codificación no debe confundirse con el cifrado, ya que no protege la información de los intrusos.
Multiplexación
Un multiplexor transforma varios flujos digitales en un solo flujo. Esto a menudo se denomina 'muxing'.
Por lo general, un demultiplexor es un dispositivo que transforma un flujo de datos multiplexados en varios. Los módems satelitales no tienen muchas salidas, por lo que un demultiplexor aquí realiza una operación de caída, lo que le permite al módem elegir los canales que se transferirán a la salida.
Un demultiplexor logra este objetivo manteniendo la sincronización de cuadros.
Aplicaciones
Los módems satelitales se utilizan a menudo para el acceso a Internet en el hogar.
Hay dos tipos diferentes, ambos emplean el estándar de transmisión de video digital (DVB) como base:
- Samodems de ida ()DVB-IP módems) utilizar un canal de retorno no basado en la comunicación con el satélite, como teléfono o cable.
- Samodems de dos vías ()DVB-RCS módems, también llamados astromodems) emplea un canal de retorno basado en satélites también; no necesitan otra conexión. DVB-RCS es estándar ETSI EN 301 790.
También existen módems satelitales industriales destinados a proporcionar un enlace permanente. Se utilizan, por ejemplo, en la red Steel shankar.